CN103738426A

CN103738426A - 双模式16杆滚动机构

Info

Publication number: CN103738426A
Application number: CN201310493384.0A
Authority: CN
Inventors: 姚燕安; 王洁羽
Original assignee: Beijing Jiaotong University
Current assignee: Beijing Jiaotong University
Priority date: 2013-10-21
Filing date: 2013-10-21
Publication date: 2014-04-23

Abstract

双模式16杆滚动机构，具有球面机构和平面机构两种模式的滚动机构，机构主要包括第一至第四三角组件第一三角组件（I）上的第一转动副连接件与第二三角组件（II）上的电机通过紧定螺钉固定连接；第二三角组件上的连接轴与第三三角组件（III）上的第一转动副连接件同轴而实现活动连接；第三三角组件（III）上的第一转动副连接件与第四三角组件（IV）上的电机通过紧定螺钉固定连接；第四三角组件（IV）上的连接轴与第一三角组件（I）上的第一转动副连接件同轴而实现活动连接；所述的第一三角组件（I）和第三三角组件（III）结构与尺寸相同；所述的第二三角组件（I）和第四三角组件（III）结构与尺寸相同；通过上述连接，机构能实现变形与滚动。

Description

双模式16杆滚动机构

1技术领域

本发明涉及一种滚动机构，具体涉及一种可变形滚动机构。该装置可用于军事领域中侦查、监视恐怖事件及排雷等。

2背景技术

中国专利申请CN2789106Y公开了一种单动力滚动四杆机构。该机构由4根杆组成，并由一个电机驱动。它可以实现平面内的滚动前进。但此设计只是在一个方向运动，不能实现转向，从而无法实现在平面内任意运动。

中国专利申请CN101215292A公开了一种滚动球面四杆机构，利用结构简单的空间闭链四杆机构，用一个电机进行驱动和控制，实现平面内圆周运动轨迹的滚动，该机构结构简单，成本低廉，易于制造和工程实现。但其只能在一圆周滚动。

3发明内容

本发明所要解决的技术问题：是在已有滚动四杆机构和滚动球面四杆机构的基础上，拓展出一种二自由度滚动机构，可以在平面机构与球面机构间进行转换，增强变形能力，能够更灵活地实现滚动以及转向功能，提高机构的移动性能。

本发明的技术方案：该机构由四个三角形面组成，每个三角形面均由两个固定杆和一个伸缩杆组成。每个三角面间都为转动副，其中一个转动副安装一电机，作为在球面滚动机构时的驱动，伸缩杆作为在机构为平面滚动机构时的驱动。

本发明的有益效果：机构变形能力强，灵活度高，可方便控制机构实现滚动。此外，三角组件便于模块化设计。本发明可用于特种变形机器人的设计，利用机构的外形变化，实现复杂地面上的滚动。进一步地可设计制造特殊的地面侦查机器人。

4附图说明

图1双模式16杆滚动机构图

图2第一三角组件三维图

图3第三三角组件三维图

图4转动副连接件

图5电机连接件

图6第二三角组件三维图

图7第四三角组件三维图

图8平面模式机构三维图

图9球面模式机构向平面模式机构转换三维图

图10机构步态图

5具体实施方案

如图1所示，具有球面机构和平面机构双模式16杆滚动机构，主要包括第一至第四RRRP组件（I、II、III、IV），第一RRRP组件上，伸缩杆a1、杆a2、杆a3之间均以转动副相连；第二RRRP组件上，杆b1、杆b2、伸缩杆b3之间均以转动副相连；第三RRRP组件上，伸缩杆c1、杆c2、杆c3之间均以转动副相连；第四RRRP组件上，杆d1、杆d2、伸缩杆d3之间均以转动副相连，其连接关系如下：第一RRRP组件（I）上的杆a3与第二RRRP组件（II）上的杆b1通过转动副组件R1活动连接；第二RRRP组件（II）上的伸缩杆b3与第三RRRP组件（III）上的伸缩杆c1通过转动副组件R2活动连接；第三RRRP组件（III）上的杆c3与第四RRRP组件（IV）上的杆d1通过转动副组件R活动连接；第四RRRP组件（IV）上伸缩杆d3与第一RRRP组件（I）上的伸缩杆a1通过转动副组件R4活动连接，转动副（R1、R2、R3、R4）交于一点；所述的第一RRRP组件（I）和第三RRRP组件（III）结构与尺寸相同；所述的第二RRRP组件（I）和第四RRRP组件（III）结构与尺寸相同。

如图2所示，所述的第一三角组件（I），包括三个转动副连接件（121、131、141）、第一连接杆（11）、第二连接杆（12）、第三连接杆（13）、第四连接杆（14）、伸缩杆（15）。

如图4所示，所述的转动副连接件（121）为一“b”字形状，“b”字的直部，即平台开有通孔（121a），“b”字的圆部，即圆柱面侧面开有通孔（121b），圆柱面中间开有通孔（121c）。

如图2所示，所述的第一RRRP组件（I）中，第三连接杆（13）和伸缩杆（15）一端通过销钉固定连接，第四连接杆（14）和伸缩杆（15）另一端通过销钉固定连接，第一连接杆（11）和第二连接杆（12）之间通过销钉活动连接，第三连接杆（13）和第二连接杆（12）之间通过销钉固定连接，第四连接杆（14）和第一连接杆（11）之间通过销钉固定连接，转动副连接件（121）的通孔（121a）与第二连接杆（12）通过螺钉固定连接，转动副连接件（131）的通孔与第三连接杆（13）通过螺钉固定连接，转动副连接件（141）的通孔与第四连接杆（14）通过螺钉固定连接。

如图6所示，所述的第二RRRP组件（II），包括一个电机连接件（222）、两个转动副连接件（231、241）、第一连接杆（21）、第二连接杆（22）、第三连接杆（23）、第四连接杆（24）、伸缩杆（25）。

如图5所示，所述的电机连接件（222）为一“b”字形状，平台端开有通孔（222a），圆柱面中间开有通孔（222c），围绕通孔（222c）均匀分布有4个通孔（222b）。

如图6所示，所述的第二RRRP组件（II）中，第三连接杆（23）和伸缩杆（25）通过销钉固定连接，第四连接杆（24）和伸缩杆（25）通过销钉固定连接，第一连接杆（21）和第二连接杆（22）之间通过销钉活动连接，第三连接杆（23）和第二连接杆（22）之间通过销钉固定连接，第四连接杆（24）和第一连接杆（21）之间通过销钉固定连接，转动副连接件（241）的通孔（241a）与第四连接杆（24）通过螺钉固定连接，转动副连接件（231）的通孔与第三连接杆（23）通过螺钉固定连接，电机连接件（222）的通孔与第二连接杆（22）通过螺钉固定连接，电机（221）与电机连接件（222）通过螺钉固定连接。

转动副R1由第一RRRP组件上的转动副连接件（121）和第二RRRP组件上的电机连接件（222）组成；转动副R2由第二RRRP组件上的转动副连接件（231）和第三RRRP组件上的转动副连接件（331）、第二RRRP组件上的转动副连接件（241）和第三RRRP组件上的转动副连接件（341）共同组成；转动副R3由第三RRRP组件上的转动副连接件（321）和第四RRRP组件上的电机连接件（422）组成；转动副R4由第四RRRP组件上的转动副连接件（431）和第一RRRP组件上的转动副连接件（131）、第四RRRP组件上的转动副连接件（441）和第一RRRP组件上的转动副连接件（141）共同组成。

通过上述连接，机构可以进行在平面机构与球面机构间的转换且驱动在机构为球面机构时滚动，直线电机为机构在平面机构时的驱动。当四个三角组件均平行时，机构为平面滚动机构，如图8所示为机构在平面机构模式时的三维图，如图9所示为机构在球面机构模式向平面机构模式转换时的三维图，如图10所示为机构运动步态。

Claims

1.双模式16杆滚动机构，其特征为，主要包括第一至第四RRRP组件（I、II、III、IV）；

第一RRRP组件上，伸缩杆a1、杆a2、杆a3之间均以转动副相连；

第二RRRP组件上，杆b1、杆b2、伸缩杆b3之间均以转动副相连；

第三RRRP组件上，伸缩杆c1、杆c2、杆c3之间均以转动副相连；

第四RRRP组件上，杆d1、杆d2、伸缩杆d3之间均以转动副相连；

四个组件的连接关系如下：

第一RRRP组件（I）上的杆a3与第二RRRP组件（II）上的杆b1通过转动副组件R1活动连接；

第二RRRP组件（II）上的伸缩杆b3与第三RRRP组件（III）上的伸缩杆c1通过转动副组件R2活动连接；

第三RRRP组件（III）上的杆c3与第四RRRP组件（IV）上的杆d1通过转动副组件R3活动连接；

第四RRRP组件（IV）上伸缩杆d3与第一RRRP组件（I）上的伸缩杆a1通过转动副组件R4活动连接；

四个RRRP组件通过轴线交于一点的转动副（R1、R2、R3、R4）首尾相接；

所述的第一RRRP组件（I）和第三RRRP组件（III）结构与尺寸相同；

所述的第二RRRP组件（I）和第四RRRP组件（III）结构与尺寸相同。

2.根据权利要求1所述的双模式16杆滚动机构，其特征在于第一RRRP组件（I），包括三个转动副连接件（121、131、141）、第一连接杆（11）、第二连接杆（12）、第三连接杆（13）、第四连接杆（14）、伸缩杆（15）；

所述的转动副连接件（121）为一“b”字形状，“b”字的直部，即平台开有通孔（121a），“b”字的圆部，即圆柱面侧面开有通孔（121b），圆柱面中间开有通孔（121c）；

所述的第一RRRP组件（I）中，第三连接杆（13）和伸缩杆（15）一端通过销钉固定连接，第四连接杆（14）和伸缩杆（15）另一端通过销钉固定连接，第一连接杆（11）和第二连接杆（12）之间通过销钉活动连接，第二连接杆（12）和第三连接杆（13）之间通过销钉固定连接，第四连接杆（14）和第一连接杆（11）之间通过销钉固定连接，转动副连接件（121）的通孔（121a）与第二连接杆（12）通过螺钉固定连接，转动副连接件（131）的通孔与第三连接杆（13）通过螺钉固定连接，转动副连接件（141）的通孔与第四连接杆（14）通过螺钉固定连接。

3.根据权利要求1所述的双模式16杆滚动机构，其特征在于，第二RRRP组件（II），包括一个电机连接件（222）、两个转动副连接件（231、241）、第一连接杆（21）、第二连接杆（22）、第三连接杆（23）、第四连接杆（24）、伸缩杆（25）；

所述的电机连接件（222）为一“b”字形状，平台端开有通孔（222a），圆柱面中间开有通孔（222c），围绕通孔（222c）均匀分布有4个通孔（222b）；

所述的第二RRRP组件（II）中，第三连接杆（23）和伸缩杆（25）通过销钉固定连接，第四连接杆（24）和伸缩杆（25）通过销钉固定连接，第一连接杆（21）和第二连接杆（22）之间通过销钉活动连接，第二连接杆（22）和第三连接杆（23）之间通过销钉固定连接，第四连接杆（24）和第一连接杆（21）之间通过销钉固定连接，转动副连接件（241）的通孔（241a）与第四连接杆（24）通过螺钉固定连接，转动副连接件（231）的通孔与第三连接杆（23）通过螺钉固定连接，电机连接件（222）的通孔与第二连接杆（22）通过螺钉固定连接，电机（221）与电机连接件（222）通过螺钉固定连接；

转动副R1由第一RRRP组件上的转动副连接件（121）和第二RRRP组件上的电机连接件（222）组成；

转动副R2由第二RRRP组件上的转动副连接件（231）和第三RRRP组件上的转动副连接件（331）、第二RRRP组件上的转动副连接件（241）和第三RRRP组件上的转动副连接件（341）共同组成；

转动副R3由第三RRRP组件上的转动副连接件（321）和第四RRRP组件上的电机连接件（422）组成；

转动副R4由第四RRRP组件上的转动副连接件（431）和第一RRRP组件上的转动副连接件（131）、第四RRRP组件上的转动副连接件（441）和第一RRRP组件上的转动副连接件（141）共同组成。